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淺析基于物聯(lián)網技術的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)研究與應用

更新日期：2024-07-10瀏覽：944次

程瑜

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：物聯(lián)網技術與建筑節(jié)能減排相結合具有廣闊的應用前景。對建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)和物聯(lián)網技術在建筑節(jié)能中的運用進行分析，從物聯(lián)網技術專業(yè)角度，剖析建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)目前存在的問題，展望兩者結合的發(fā)展前景。基于物聯(lián)網技術對現(xiàn)有建筑能耗監(jiān)測技術進行升級換代，將成為建筑節(jié)能領域新的發(fā)展方向。

關鍵詞:建筑能耗；監(jiān)測系統(tǒng)；物聯(lián)網；建筑節(jié)能

0引言

建筑節(jié)能工作應以實際的建筑能耗數(shù)據(jù)為依據(jù)來評價建筑節(jié)能工作效果。對于實際運行的能耗數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的人工按月抄表方式不僅費時、費力，而且數(shù)據(jù)的及時性和準確性得不到保證。缺少足夠準確能耗數(shù)據(jù)支撐，將無法更深層次地分析和策劃節(jié)能工作，因此建立建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)可大大減小數(shù)據(jù)不足帶來的影響。物聯(lián)網的技術應用，可以提升現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測水平，也是對監(jiān)測平臺建設直接的技術支撐。本文從物聯(lián)網技術角度分析建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)功能以及發(fā)展方向。

1建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)運用分析

為了更深層次地分析和策劃建筑節(jié)能工作，制定更加合理的用能額度管理方式，就需要建立建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)。這樣可以實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測和動態(tài)決策分析。目前基于物聯(lián)網技術的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)由軟、硬件兩部分組成，其中：硬件主要由各種計量表具、能耗數(shù)據(jù)采集器、Zigbee無線節(jié)點模塊、數(shù)據(jù)服務器等其他計量和網絡設備構成；系統(tǒng)軟件是監(jiān)控主站軟件，主要功能包括參數(shù)設置、數(shù)據(jù)采集、實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)報表等多模塊。該建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)具有以下特點。

（1）可以對建筑能耗數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和報警，定時采集參數(shù)并上傳，用戶可實時查詢能耗狀態(tài)，能夠全面監(jiān)測能耗，提高節(jié)能管理工作水平。

（2）能夠直接顯示建筑能耗節(jié)能量，可方便用戶和節(jié)能工作監(jiān)管部門了解建筑節(jié)能效果，為制定建筑能耗決策方案提供依據(jù)。

（3）采用Zigbee技術可以減少布線工作量，尤其對于建筑內部不方便布線的地方，工程實施更為便捷，而且該技術網絡擴展性強，方便后期維護。

2物聯(lián)網技術在建筑節(jié)能中的運用分析

物聯(lián)網技術及產業(yè)規(guī)模迅速擴增，在目前可持續(xù)發(fā)展和低碳經濟的社會背景下，物聯(lián)網和建筑節(jié)能技術相結合已經列入重點發(fā)展并支持的專項計劃。物聯(lián)網技術在建筑節(jié)能中的研究與運用主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）物聯(lián)網對現(xiàn)有的建筑能耗監(jiān)測平臺建設具有直接的技術支撐和功能提升作用，可以實現(xiàn)能耗能效對標、能耗報警、節(jié)能量核算、節(jié)能診斷、使能源管理量化可評價并能夠提供能源管理數(shù)據(jù)依據(jù)。

（2）物聯(lián)網技術在建筑能源各子系統(tǒng)的運行狀態(tài)監(jiān)測、安全防護與預測報警等方面具有十分重要的作用，可提升和完善現(xiàn)有能耗監(jiān)測系統(tǒng)。

（3）物聯(lián)網技術運用在建筑能源系統(tǒng)上，可為建筑各能源系的優(yōu)化運行機節(jié)能改造提供更加的計量數(shù)據(jù)，同時也是節(jié)能效果考量的重要平臺和保障措施。

3問題與方向

從物聯(lián)網技術專業(yè)角度來分析，目前的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)還存在以下問題，需要進一步探討及解決。

（1）從網絡架構的角度來看，現(xiàn)有的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)僅實現(xiàn)了建筑能耗數(shù)據(jù)的采集，能耗數(shù)據(jù)只能從終端采集設備向數(shù)據(jù)平臺的單向傳輸，還應該考慮增加信息反饋控制功能，以迅速調控建筑設備使用情況。

（2）目前的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)主要是針對建筑機電設備系統(tǒng)的監(jiān)測和感知，只能滿足工程建設要求，因此還需要進一步研究從建筑能耗數(shù)據(jù)挖掘的角度，感知層物聯(lián)網傳感器的配置依據(jù)。

（3）基于物聯(lián)網技術的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)具有海量數(shù)據(jù)的特征，對該類數(shù)據(jù)的分析、挖掘與利用直接關系到系統(tǒng)建成后的使用功能及進一步開發(fā)。

4 Acrel-EIOT能源物聯(lián)網云平臺

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網開放平臺是一套基于物聯(lián)網數(shù)據(jù)中臺，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標準，為互聯(lián)網用戶提供能源物聯(lián)網數(shù)據(jù)服務的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網傳感器，選配網關，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務。

該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

（2）應用場所

本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領域。

（3）平臺結構

（4）平臺功能

◆電力集抄

電力集抄模塊可以實現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內各設備運行（包括歷史和實時參數(shù)，并根據(jù)實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

變壓器監(jiān)控

配電圖

◆能耗分析

能耗分析模塊采用自動化、信息化技術，實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生產以及使用的全過程有機結合起來，運用的數(shù)據(jù)處理與分析技術，進行離線生產分析與管理，實現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調度，優(yōu)化能源介質平衡、有效利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

◆預付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

2）系統(tǒng)配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數(shù)進行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報表：提供售電、售水財務報表、用能報表、報警報表等查詢，本系統(tǒng)所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導出。

預付費看板

◆充電樁管理

通過物聯(lián)網技術，對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務管理、變壓器監(jiān)控、運營分析、基礎數(shù)據(jù)管理等功能。

充電樁看板

◆智能照明

智能照明通過物聯(lián)網技術對安裝在城市各區(qū)域的室內照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進行不間斷地數(shù)據(jù)監(jiān)測，也可以實現(xiàn)定時開關策略配置及后臺遠程管理和移動管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節(jié)能減掛的效果。

監(jiān)控頁面

◆安全用電

安全用電采用的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災探測器，對引發(fā)電氣火災的主要因素（導線溫度、電流和剩余電流）進行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時推送給企業(yè)管理人員，指導企業(yè)實現(xiàn)及時的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實現(xiàn)“防患于未然”的目的。

◆智慧消防

通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。原先針對“九小場所”和危化品生產企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應于所有公建和民建，實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”、用電管理“精細化”的實際需求。

（5）系統(tǒng)硬件配置

分類	產品型號	外觀	產品功能
無線測溫	ARTM-Pn		可監(jiān)測電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、電能，可接收60個無線溫度傳感器溫度
無線測溫	ATC600	$C:\Users\wangshihui\Desktop\智能配電產品圖品2019.12.13\ARTM\ATC\ATC600\7E7A9790.jpg7E7A9790$	ATC600有2種工作模式：終端(-C)、中繼(-Z)，可根據(jù)項目布局選擇配置。可接收240個無線溫度傳感器溫度
光伏監(jiān)控	AGF		光伏電池串開路報警，可以配合組串電壓進行綜合判斷；帶3路開關量狀態(tài)監(jiān)測，用于采集直流斷路器、防雷器等輸出空接點狀態(tài)；一次電流采用穿孔方式接入，安裝方便；測量元件采用霍爾傳感器，隔離測量電流20A；電壓測量功能可測量母線電壓DC1500V
電力監(jiān)控	AEM96		三相電力參數(shù)測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、復費率、需量、歷史電能統(tǒng)計、開關量事件記錄、歷史值記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）、開關量、報警輸出
電力監(jiān)控	APM系列		全電量測量，四象限電能，復費率電能，儀表內部溫度測量，總有功、總無功、總視在電能脈沖輸出、秒脈沖等可選。三相電流、有功功率、無功功率、視在功率實時需量及需量(包含時間戳)。電流、線電壓、相電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、電流總諧波、電壓總諧波的本月值和上月值(包含時間戳)。中文顯示，有功電能0.2s級。
預付費	DDSY		單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量（正、反向），A、B、C分相正向有功電能，支持4個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率需量及發(fā)生時間，實時需量，歷史凍結數(shù)據(jù)購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能0.5s級。
預付費	DTSY		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量（正、反向），A、B、C分相正向有功電能，支持4個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率需量及發(fā)生時間，實時需量，歷史凍結數(shù)據(jù)購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能0.5s級。
智能抄表	ADL200		單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。總電能計量（反向計入正向），3個月歷史電能數(shù)據(jù)凍結存儲；8位段式LCD顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能2級。
	ADL400		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。（正、反向）有功、無功電能計量；A、B、C分相正向有功電能計量；2-31次諧波電壓電流；12位段式LCD顯示、背光顯示，電能精度0.5s級。
	ADW210		4路三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當月及上三月的電壓、電流、功率值記錄；需量及上十二月歷史需量記錄；事件記錄、復費率、四象限電能及歷史電能記錄；支持12路開關量輸入4路開關量輸出；支持12路測溫4路剩余電流測量；有功電能精度1級。
	ADW300		三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當月及上三月的電壓、電流、功率值記錄；需量及上十二月歷史需量記錄；事件記錄、復費率、四象限電能及歷史電能記錄；支持4路開關量輸入、2路開關量輸出；支持4路測溫；支持1路剩余電流測量；支持本地顯示及按鍵設置；有功電能精度1級。通訊方式：支持RS485通訊、Lora無線通訊、4G通訊；WIFI通訊
直流電能表	DJSF1352		1.精度：1級或0.5級，帶±12V電壓輸出用于霍爾傳感器供電 2.測量：電壓、電流、功率、正反向電能，支持雙路計量。
電氣	ARCM300-Z		三相（I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、cosΦ），視在電能、四象限電能計量，單回路剩余電流監(jiān)測，4路溫度監(jiān)測，2路繼電器輸出，2 路開關量輸入，支持斷電報警上傳
電氣	AAFD-DU		監(jiān)測故障電弧、漏電、溫度兩路無源干接點（開關量）輸入兩路無源常開觸點（開關量）輸出
充電樁	ACX系列		充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電，
充電樁	AEV_AC007		額定功率7kW,單相三線制，防護等級IP65,具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。通訊方式：4G、藍牙、Wifi
智慧照明	ASL200		遙控輸出兩路無源干接點（開關量）輸入兩路無源常開觸點（開關量）輸出